(Stuttgart) – Wissenschaftler und Unternehmen suchen nach Wegen, um den Ausschuss bei der Produktion metallischer Bipolarplatten zu reduzieren sowie die Bereitstellung der für die Energiewende erforderlichen hohen Stückzahlen zu ermöglichen. Bipolarplatten (BPP) sind eine Schlüsselkomponente für Brennstoffzellen. In den Systemen sind je nach Typ und Größe 300 bis 600 BPP verbaut.
Eine Brennstoffzelle besteht aus zahlreichen stapelartig angeordneten Membran-Elektroden-Einheiten (MEA), in denen die Umwandlung von chemischer zu elektrischer Energie stattfindet. Bipolarplatten liegen zwischen diesen Einheiten und übernehmen die Funktion, die hierfür erforderlichen Reaktionsgase zu- und das entstehende Wasser abzuleiten, so die Universität Stuttgart.
Trend zu metallischen BPP
Lange Zeit dominierten BPP aus Graphit den Markt, doch der Trend gehe aus wirtschaftlichen Gründen und aufgrund der höheren Leitfähigkeit hin zu metallischen BPP. „Um diese herzustellen, kommen Verfahren der Umformtechnik zum Einsatz, die im Vergleich zu spanenden Fertigungsverfahren geringere Kosten sowie deutlich schnellere Taktzeiten ermöglichen“, erklären die Wissenschaftler. Bei der Blechumformung könnten allerdings bereits leicht schwankende Prozessparameter zu Umformfehlern wie Reißern, Falten oder Wölbungen führen, die die Montage der Zellenstapel erschweren.
Die Stuttgarter Forscher suchen nun im Rahmen des Projekts „AKS-Bipolar“ gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik in Freiburg sowie den Firmen Thyssenkrupp System Engineering und Chemische Werke Kluthe nach Lösungen für die Fertigungsprobleme. Die Prüfung der Qualität metallischer BPP erfolge nachgelagert in kosten- und zeitintensiven Stichprobentests. Die Forschenden im Projekt „AKS-Bipolar“ (Aktive Prozesskontrolle bei der Serienfertigung hochpräzise geprägter Bipolarplatten) wollen daher auch „ein Gesamtsystem zur aktiven Prozesskontrolle und Qualitätssicherung entwickeln, das eine vollflächige 3D-Messtechnik direkt in die Produktionslinie der Bauteile integriert und alle Prozessstufen in einer Gesamtsimulation abbildet“.
Das Projekt hat ein Gesamtvolumen von rund 1,43 Millionen Euro und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG und der Fraunhofer-Gesellschaft gefördert.
Foto
Versuchsanlage am Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart. Im Hintergrund Institutsleiter Mathias Liewald. © Max Kovalenko, Universität Stuttgart
